Phơi nhiễm nghề nghiệp với các hydrocacbon thơm đa vòng trong bụi gỗ

Tóm tắt

 Ung thư mũi xoang (Sino-nasal cancer – SNC) đại diện cho khoảng  3% các bệnh ung thư tai-mũi-thanh quản (Oto-Rhino-Laryngology – ORL). Ung thư tuyến SNC là một bệnh nghề nghiệp được công nhận ảnh hưởng đến những người lao động (NLĐ) chuyên môn hóa như thợ mộc mỹ nghệ và thợ mộc kỹ thuật. Tỷ lệ cao NLĐ làm việc trong ngành gỗ bị mắc ung thư SNC ước tính cao hơn gấp từ 50 đến 100 lần so với cộng đồng dân cư chịu ảnh hưởng nói chung, đã gợi ý cho rất nhiều hướng nghiên cứu về các nguyên nhân gây ra như tannin trong gỗ cứng (hardwood), formaldehyde trong gỗ dán (plywood) và benzo(a)pyrene trong gỗ sinh ra khi bị đốt nóng bởi các dụng cụ cắt. Người ta đã biết rằng tanin không gây ung thư cho NLĐ phơi nhiễm với bụi chè. Formaldehyde, ngoài gây kích thích, cũng được xem như một trong những chất gây ung thư. Như vậy hướng nghiên cứu liên quan đến các hydrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons – PAHs) thoát ra khi gỗ bị đốt nóng là rất hấp dẫn. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đo đạc kích thước hạt bụi và hàm lượng PAHs có trong bụi thoát ra trong quá trình chế biến gỗ trong buồng thí nghiệm và trên hiện trường. Số lượng 16 PAHs được tiến hành phân tích bởi phương pháp sắc ký khối phổ (GC-MS) bẫy ion mao dẫn. Vật liệu được thử nghiệm là gỗ thông và sồi thô chưa qua xử lý, gỗ sồi đã ngâm tẩm polyurethane (PU). Bụi gỗ có chứa PAHs ở mức μg.g^-1 hoặc ppm. Trong quá trình đánh bóng, gỗ đã được ngâm tẩm chất làm bóng PU sinh ra lượng PAHs cao hơn 100 lần so với gỗ không ngâm tẩm.

I. Giới thiệu

Từ thập niên 60 thế kỷ trước, nguy cơ vượt quá ngưỡng đối với ung thư tuyến SNC đã được quan sát thấy ở những người thợ làm đồ nội thất và những NLĐ khác phơi nhiễm với bụi gỗ [1-3]. Trong số những nguyên nhân nghề nghiệp dẫn đến ung thư mũi khoang, Cơ quan nghiên cứu quốc tế về ung thư (IARC) đã phân loại bụi gỗ như một tác nhân gây ung thư cho con người (nhóm 1) dựa trên bằng chứng dịch tễ học [4], mặc dù các hợp chất gây ung thư cụ thể chưa được xác định [5-6]. Các giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp (OEL) của Liên minh Châu Âu (EU) quy định cho bụi gỗ là 1 mg.m^-3 và Giá trị giới hạn ngưỡng trung bình theo thời gian (TLV-TWA, USA) đối với bụi gỗ tuyết tùng đỏ ở miền tây (Western red cedar) là 0,5 mg.m^-3 và 1 mg.m^-3 đối với các loại bụi còn lại. Ủy ban khoa học về các giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp (SCOEL) của Liên minh Châu Âu (EU) đã nêu rõ việc tiếp xúc với bụi gỗ trên 0,5 mg.m^-3 sẽ gây ra những ảnh hưởng đến phổi và cần được phòng tránh [7]. Căn cứ trên rủi ro mắc ung thư, tiếp xúc nghề nghiệp với bụi gỗ được đánh giá tại một dự án của Châu Âu có tên gọi WOODEX [8], trong khoảng thời gian từ năm 2000-2003, đã đưa ra kết luận là có khoảng 3,6 triệu NLĐ (2.0% dân số lao động trong số 25 quốc gia thành viên EU) tiếp xúc nghề nghiệp với bụi gỗ. Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp của Thụy Sỹ quy định đối với bụi gỗ cứng là 2 mg.m^-3 và 3 mg.m^-3 đối với bụi gỗ mềm có vẻ như sẽ bảo vệ không hiệu quả cho NLĐ và giới hạn này cần thấp hơn.

Tỷ lệ cao số lượng NLĐ làm việc trong ngành gỗ mắc phải SNC đã gợi mở nhiều hướng nghiên cứu về các nguyên nhân gây ung thư như tannin trong gỗ cứng (hardwood), formaldehyde trong gỗ dán (plywood) và benzo(a)pyrene do gỗ sản sinh ra khi bị làm nóng bởi các dụng cụ cưa cắt. Việc phơi nhiễm với bụi chè mãn tính có thể gây ra các hội chứng hô hấp tăng cao. Tuy nhiên tannin không gây ung thư khi phơi nhiễm với bụi chè [9]. Formaldehyde là một chất gây kích thích và được phân loại là chất gây ung thư (nhóm 1), nhưng nó chỉ có trong gỗ dán, gỗ ép và ván sợi. Các công việc cụ thể như đánh bóng sẽ tạo ra các hạt bụi mịn, lơ lửng trong không khí trong nhiều giờ tại những nơi thông gió kém.

Hướng nghiên cứu liên quan đến chất gây ung thư PAHs thoát ra khi gỗ bị làm nóng bởi các công cụ cắt là rất hấp dẫn. Trong nghiên cứu này chúng tôi đã tiến hành kiểm tra hàm lượng PAHs trong các thao tác thực hành trên gỗ; đầu tiên ở trong buồng thí nghiệm, sau đó là trong hiện trường. Chúng tôi đã đo đạc kích thước của hạt bụi, nồng độ bụi lơ lửng trong không khí và lượng PAHs có trong bụi thu được bằng mẫu thiết bị lấy mẫu bụi cá nhân.

II. Phương pháp luận

Việc lấy mẫu bụi lơ lửng trong không khí với lưu lượng thấp, khoảng 28,3 lít/phút (1CFM), tùy theo kích thước hạt bụi, được thực hiện bằng thiết bị Andersen impactor (thiết bị lấy mẫu xác định kích thước hạt trong môi trường xung quanh – Ambient Particle Sizing Sampler, model 2000, Andersen Inc., USA) có giấy lọc bằng sợi thủy tinh. Để nghiên cứu phân bố kích thước hạt bụi tương ứng với các công đoạn như cưa, bào hoặc mài, chúng tôi đã tiến hành mô phỏng các công đoạn này tại buồng thí nghiệm 10 m³.

Các vật liệu được thử nghiệm là gỗ thông và gỗ sồi thô chưa qua xử lý và gỗ sồi đã ngâm tẩm polyurethane (PU). Bụi lơ lửng sinh ra trong buồng thí nghiệm được tạo bởi các dụng cụ xử lý gỗ như máy đánh bóng, máy cưa vòng và máy bào. Đường kính khí động trung bình của các hạt bụi lơ lửng trong không khí được đo bằng cách cân trọng lượng bụi thu được trên máy sàng 7 tầng Andersen và sau đó được điện toán hóa, sử dụng các đường cong lọt hiệu chuẩn riêng của mỗi tầng. Giám sát liên tục và ghi lại mức độ hít bụi vào trong quá trình đánh bóng bằng thiết bị quan trắc bụi thời gian thực (MIE personal DataRAM, model pDR-1200AN, ThermoAndersen, USA), được điều khiển bằng một thiết bị nhập ký dữ liệu với quãng cách thời gian là 1 giây.

II.1. Lấy mẫu bụi gỗ

Cassette Polystyrene bịt kín mặt (SKC Inc., Eghty four, PA, USA), được đặt ở đầu hút của bơm có chứa phin lọc sợi thủy tinh ø 37 mm GF/B (Gelman Science Inc., M, USA) đặt giữa hai vòng đệm, dùng để thu bụi với lưu lượng 2 lít/phút trong khoảng thời gian từ 3 đến 5 giờ.

II.2. Dung môi

Toluen, dichloromethane, n-hexane, cyclohexane, dimethylformamide và methanol (chất lượng cấp độ phân tích, Ammann-Technik AG, Thụy Sỹ) được chưng cất lại trước khi sử dụng. SiO₂, hộp lọc, bình, đồ thủy tinh và các thiết bị phần cứng được rửa sạch bằng methanol chưng cất để đảm bảo các thiết bị kiểm soát là hoàn toàn sạch.

 II.3. Tiêu chuẩn

PAHs được mua từ Văn phòng cấp chứng nhận (BCR, Brussels). Độ tinh khiết cao hơn 99%. Các dung dịch hòa tan chất chuẩn và mẫu được lưu trong các chai thủy tinh sẫm màu (tránh quang phân) đặt trong tủ lạnh ở nhiệt độ – 20^oC cho tới khi đưa ra sử dụng. Indeno[1,2,3-cd]fluoranthene được dùng như chất chuẩn nội. Các hợp chất perdeuterated PAHs khác được chứng nhận như Naphthalene-d₈ (51.2ng.μL^-1), Perylene-d₁₂(19.86 ng.μL^-1) và Benzo[ghi]perylene-d₁₂ (23.49ng.μL^-1), trong dung môi hòa tan hexane/toluene (dung môi hòa tanSRM 2270 PAH-II của Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và công nghệ, NIST, USA) cũng được sử dụng như các chất chuẩn nội.

II.4. Hệ thống làm sạch và làm giàu

Hệ thống chung phục vụ việc xử lý mẫu và các bước làm sạch nhằm xác định PAHs đã được báo cáo chi tiết trước đó [10]. Quy trình bao gồm một hệ thống chiết xuất siêu âm với toluene đun sôi, đã được chứng minh là có hiệu quả đối với PAHs khối lượng phân tử cao (high molecular weight PAHs). Các bước khác bao gồm phân tách lỏng-lỏng (liquid-liquid partition), tinh chế  vi cột SiO₂ và phân đoạn HPLC trước phun. Chất chiết xuất cuối cùng thu được sau khi làm sạch và làm giàu có dạng dung dịch màu vàng ở trong toluene, sẵn sàng để phân tích bằng phương pháp sắc ký khí khối phổ (GC-MS).

II.5. Các phương pháp xác định bẫy ion (ion-trap) GC-MS

Các điều kiện thí nghiệm đã được mô tả đầy đủ [10-12]. Chúng tôi chỉ tóm tắt ra đây một số chi tiết chính. Phân tích GC-MS của 1 μL phần chiết xuất sạch cuối cùng được tiến hành bằng thiết bị Varian Saturn 2000 MS (Varian, Inc., PaloAlto, Calif) có lắp một đầu phun “on-column” (model 1078, Varian), một cột silica được làm chảy DB-17ms có chiều dài 30m, đường kính bên trong (ID) 0,25mm và lớp màng có độ dày là 0,25 μm (SGE, Infochroma, Switserland) được nối tại đầu vào với một khoảng duy trì có ID là 2m x 0,53mm. Hê-li được dùng như khí mang và áp suất hút vào được lập trình như sau: bắt đầu là 10 psi sau đó tăng dần với mức 20 psi/ phút cho đến khi đạt 30 psi. Nhiệt độ lò ban đầu là 80^oC giữ trong 2 phút sau đó tăng dần ở  mức 20^oC/ phút lên đến 120^oC và lần 2 tăng dần ở 5^oC/phút tới nhiệt độ cuối cùng là 320^oC  và giữ trong 20 phút. Thiết bị lấy mẫu tự động Autosampler: CombiPAL, Varian, tốc độ bơm: 0,2 μl/ giây. Nhiệt độ lập trình cho đầu phun: 40^oC – 200^oC/ phút – 300^oC (58 phút).

Máy phát hiện khối phổ MS được vận hành ở chế độ ion hóa điện tử với năng lượng điện tử là 50eV, điện áp bộ nhân điện tử 2000V, và dòng điện phát ra 10μA. Dải khối được scan là từ 55 đến 350 m/z ở mức 2 scan/giây. Mô đun quanh trục của bẫy ion được đặt ở mức 4.0 V. Việc xác định cỡ khối được thực hiện bằng perfluorotributylamine (FC-43).

Phát hiện và xác định PAHs trong các mẫu được tiến hành bằng cách so sánh quang phổ của mức chuẩn tương ứng tại cùng thời điểm lưu trữ. Việc lượng hoá PAHs được thực hiện trên cơ sở tính tỷ lệ diện tích của các vùng đỉnh đối với PAH so với nội chuẩn (indeno[1,2,3 cd-fluoranthene) tại các biểu đồ đoạn khối riêng.

Một chiết xuất sạch cũng được phân tích bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao cùng một đầu dò huỳnh quang (HPLC-FL). Tuy nhiên, để lượng hóa, sắc ký khí mao dẫn bẫy ion kỹ thuật phổ kế khối được ưu tiên lựa chọn vì cột HPLC không đủ sự phân dải và có thể bị dừng hoặc xảy ra hiệu ứng tách đồng thời của các hợp chất ma trận.

 III. Kết quả và bàn luận

 III.1. Sự phân bố kích thước của các hạt bụi gỗ

Các vật liệu được kiểm tra đều là gỗ thông thô (gỗ mềm), sồi (gỗ cứng) và gỗ sồi tẩm PU. Hình 1 cho thấy kích thước của bụi gỗ thu được trong bộ lọc sợi thủy tinh ở công đoạn đánh bóng (mài). Bức ảnh được chụp bằng thiết bị hiển vi quang học, lắp cùng camera kỹ thuật số (Leica, Model DM2500P, Optical Magnitude 20x). Một hạt bụi gỗ có kích thước 352.9×29.7 μm (chiều dài x đường kính) lơ lửng trong không khí và được lấy từ thiết bị lọc. Quan sát cho thấy các hạt bụi gỗ có kích thước to, lớn hơn 100 μm, thu được trên thiết bị lấy mẫu bụi cá nhân và có khả năng bị người lao động hít vào. Trong thực tế, các tác giả cũng cho rằng rất khó quan trắc chính xác sự phơi nhiễm cá nhân với bụi gỗ do sử dụng các đầu lấy mẫu thực tế có lưu lượng hút thấp nên không hút được các hạt bụi thô [13-14]. Hình 1 cho thấy sự phân bố kích thước hạt bụi theo khối lượng của các hạt bụi lơ lửng trong không khí trong buồng thí nghiệm trong các công đoạn bào, mài hoặc cưa: các đường kính trung bình khí động học đều tương tự như nhau, khoảng 11 μm, với độ lệch chuẩn là ±2 μm.

 III.2. Quan trắc nồng độ bụi trong công đoạn mài ván sàn gỗ

Ở hình 2, chúng tôi trình bày biểu đồ nồng độ bụi gỗ hít vào được quan trắc trong công đoạn mài ván sàn gỗ ở một tình huống thực tế (ảnh 2). Nồng độ bụi trung bình ghi nhận được vượt quá tiêu chuẩn ThụySỹ cho phép (Swiss VME=2 mg/m^-3), đặc biệt khi người lao động ở tư thế ngồi, nồng độ bụi quan sát được là 40mg.m^-3. Như đã thấy ở các nghiên cứu trước [15-16], công đoạn mài là một công đoạn xử lý gỗ có mức phơi nhiễm bụi cao.

III.3. PAHs trong bụi gỗ

Bảng 1 cho thấy trị số trung bình nhân (N=3) nồng độ của 16 PAHs trong bụi từ nhiều loài gỗ (thông, sồi và gỗ sồi tẩm PU), cùng với kết quả thu được từ thiết bị lấy mẫu bụi cá nhân và thiết bị lấy mẫu cố định trong suốt công đoạn mài ván sàn gỗ. PAHs được sinh ra khi mài hoặc cắt, bề mặt lớp gỗ bị đốt nóng quá mức gây cháy một phần các chất hữu cơ có trong gỗ hoặc lớp vecni PU. Không có sự khác biệt đáng kể nào về hàm lượng PAHs trong gỗ mềm (thông) và gỗ cứng (sồi). Ngược lại, gỗ đã tẩm vecni PU sinh ra lượng PAHs nhiều hơn 100 lần so với gỗ không ngâm tẩm trong suốt công đoạn mài. Chú trọng quan sát lượng benzo(a)pyren, một hợp chất tiềm ẩn hàm lượng chất gây ung thư đặc biệt cao, chúng tôi thấy hiện tượng phát sinh PAHs cao trong gỗ tẩm PU là 5,90μg.g^-1 so với 0,008 90μg.g^-1 ở bụi gỗ mềm và gỗ cứng. Nếu chúng ta chỉ chú ý vào hàm lượng PAHs, thì sự khác biệt giữa mức PAHs trong bụi gỗ mềm so với mức PAHs trong gỗ cứng là không đáng kể: 1,775 μg.g^-1 và 2,296 μg.g^-1; điều này không giải thích được sự khác biệt đã nêu ra trong quy định của Thụy Sỹ (Swiss VME) trong đó quy định mức hít vào cho phép của bụi gỗ cứng là 2mg.g^-3 và của bụi gỗ mềm là 3mg.g^-3. Nhưng khi so sánh với gỗ đã tẩm PU, thì tổng lượng PAHs cao hơn gấp 100 lần: 191,45 μg.g^-1. Phơi nhiễm cá nhân đối với PAHs là rất đáng kể, ví dụ như Chrysene ở mức 0,499 μg.m^-3, Benzo(a)pyrene ở mức 0,057 μg.m^-3 và Indeno (1,2,3-cd)pyrene ở mức 0,041 μg.m^-3. Con số này là tương tự đối với các mức PAHs trong phơi nhiễm nghề nghiệp với nhựa đường [11-12].

Bảng 1: Hàm lượng PAHs trong bụi (μg.g^-1 hoặc ppm) và trong không khí (μg.m^-3) có trong bụi ở công đoạn mài

Ghi chú:

 – Không phát hiện thấy hoặc thấp hơn giới hạn phát hiện của phương pháp (<0.001 ppm hoặc <0.001 μg.m^-3)

 ^{– a}: Quy định của Thụy Sỹ VME đối với Benzo(a)pryene: 2 μg.m^-3

IV. Kết luận

Trong bài này, chúng tôi đã trình bày nghiên cứu hàm lượng PAHs có trong bụi gỗ tại các công đoạn chế biến các loại gỗ khác nhau, thực hiện trong buồng thí nghiệm và trong thực tế. Cho đến nay không có nhiều kinh nghiệm trong việc đo đạc nồng độ PAHs trong bụi gỗ. Viễn cảnh nghiên cứu chất gây ung thư PAHs thoát ra trong quá trình gỗ bị đốt nóng bởi máy cắt là khá hấp dẫn và đã được chứng minh trong nghiên cứu này. Thực tế là lượng PAHs có trong bụi gỗ còn nguy hiểm hơn là bản thân loại gỗ vì PAHs là chất gây ung thư.

Một giả thuyết hợp lý để giải thích sự rủi ro lớn đối với căn bệnh ung thư mũi xoang, đặc biệt là ung thư tuyến quan sát thấy ở một số người lao động làm đồ nội thất và một số lao động khác phơi nhiễm bụi gỗ chính là sự phân bố của bụi gỗ. Trong tình huống thực địa, chúng tôi đã quan sát thấy những hạt bụi gỗ dạng thô, lớn hơn 100μm, thu được trên mẫu bụi cá nhân và những hạt bụi này đều có thể bị NLĐ hít vào. Những hạt bụi này có vận tốc lắng lớn hơn 25 cm.s‑1‑ [17,18], có thể lưu lại trong mũi của NLĐ và không chui quá sâu vào phổi. Đương nhiên, sự phơi nhiễm nghề nghiệp đối với bụi gỗ liên quan chủ yếu tới bệnh ung thư biểu mô vùng mũi và xoang, ngược lại với khói thuốc lá và các phơi nhiễm nghề nghiệp khác gây ra bệnh ung thư phổi [3]. Hiện tại, không có đầu lấy mẫu đối với bụi thô, lớn hơn 100μm và các dữ liệu đã công bố về nồng độ bụi trọng lượng  của gỗ đều dựa trên những thiết bị lấy mẫu bụi thông thường, do vậy chưa tính hết mức độ phơi nhiễm nghề nghiệp thực tế trong các trường hợp cụ thể.

Điều quan trọng là những người lao động bị ảnh hưởng phải ý thức được mối nguy hại của việc phơi nhiễm bụi gỗ và nên áp dụng những biện pháp bảo vệ phù hợp, như đeo mặt nạ chống bụi hay cải tạo hệ thống thông gió tại nhà xưởng. Các thiết bị chế biến gỗ có lắp thiết bị thu lọc bụi sẽ phát sinh ít bụi hơn do đó tăng khả năng bảo vệ cho NLĐ. Liệu sự hiện diện của PAHs trong bụi gỗ có thể là nguyên nhân gây ra căn bệnh ung thư tuyến ở những thợ làm đồ gỗ và những thợ làm đồ gỗ mỹ nghệ hay không? Cần tiến hành nhiều cuộc điều tra để qua đó xác định được sự phơi nhiễm ở người lao động nghề gỗ đối với PAHs và những ảnh hưởng tới sức khỏe do nó gây ra.

Lời cảm ơn

Các tác giả xin trân thành cảm ơn Qũy nghiên cứu SUVA và Syngenta Crop Protection AG vì những hỗ trợ đóng góp tài chính cho nghiên cứu này, cảm ơn F Perret và M Meagher vì những nhận xét và bình luận quý báu.

Tài liệu tham khảo

C K Huynh, P Schupfer and P Boiteux

Viện Sức khỏe lao động Lausanne, Thụy Sỹ

(Nguồn tin: Nilp.vn)